Question

【題目】小軍用如圖所示的電路探究“通過導體的電流與導體兩端電壓的關系”．
（1）小軍連接的電路有一處錯誤，請只改動一根導線，使電路連接正確（在應改動的導線上打“×”，用筆畫線代替導線畫出正確的接法） ．
（2）小軍改正錯誤后，在開關閉合前，滑動變阻器的滑片應放在最（選填“右”或“左”）端．開關閉合后，發現電壓表無示數，電流表有示數，電路可能的故障是 ．
（3）圖乙時他解決故障后某次實驗的電流表和電壓表示數，則小軍選擇的定值電阻是Ω．若使電壓表的示數變大，小軍應將滑動變阻器的滑片向（選填“左”或“右”）移動．
（4）小軍進行了多次實驗后，繪制了定值電阻的電流隨電壓變化的圖象（如圖丙所示）．正確的圖象是（選填“A”或“B”）．
（5）小軍看到實驗桌上有一個額定電壓為U的小燈泡，他想挑戰只用一只電流表測量該小燈泡的額定功率．小軍又找來一個已知阻值的定值電阻R0和兩個開關S1 ， S2 ， 設計了如圖丁所示的電路圖，請補全小軍的實驗步驟．
①只閉合開關S和（選填“S1”或“S2”），調節滑動變阻器的滑片，使電流表的示數為；
②只閉合開關S和（選填“S1”或“S2”），保持滑動變阻器的滑片位置不變，讀出此時電流表的示數為I；
③則小燈泡的額定功率的表達式為：P額=（用字母表示）．
（6）小軍又想探究“通過導體的電流與導體電阻的關系”．他利用如圖戍所示的電路圖，選擇三個阻值分別為5Ω、10Ω、20Ω的定值電阻．規格為“10Ω 1A”的滑動變阻器．若他想三次實驗中控制電壓表的示數為2V不變，則電源電壓的選取范圍是2V～V．

Answer 1

【答案】
（1）
（2）左；電阻R短路
（3）10；右
（4）A
（5）S2；；S1；U×（I﹣ ）
（6）3
【解析】解：（1）圖中電壓表并聯在燈泡與滑動變阻器的兩端了，應將電壓表并聯在燈泡的兩端，這樣才能完成探究實驗，改正后的實物圖如圖所示； ；（2）圖中滑動變阻器滑片右邊的電阻絲連入電路，為保護電路元件的安全，應將滑片移至最左端，使其接入電路的阻值最大；
開關閉合后，電流表有示數，說明電路中沒有斷路故障；電壓表無示數，則可能是與電壓表并聯的電阻R短路；（3）由圖乙知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數為0.24A；電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，示數為2.4V；
所以定值電阻的阻值為：R= = =10Ω；要使電壓表的示數變大，根據串聯電路電壓的特點可知，應減小滑動變阻器的電壓；由分壓原理可知，應減小滑動變阻器接入電路的阻值，故應將滑片向右滑動；（4）由于電阻R是定值電阻，所以，其電流與電壓成正比，故選A；（5）①首先只閉合S和S2 ， 定值電阻與燈泡并聯后與變阻器串聯，此時電流表測量通過定值電阻R0的電流；當燈泡正常發光時，由于并聯電路各支路兩端電壓相等，則定值電阻兩端電壓也為U；所以，此時通過定值電阻R0的電流為I0= ，即當電流表示數為 時，燈泡一定正常發光；②只閉合S和S1 ， 電路仍然是定值電阻與燈泡并聯后與變阻器串聯，此時電流表測量干路電流；由于滑動變阻器的滑片位置不變，燈泡仍正常發光，通過定值電阻的電流不變；所以，燈泡的額定電流：I額=I﹣I0=I﹣ ，則燈泡的額定功率：P額=U額I額=U×（I﹣ ）；（6）定值電阻兩端的電壓始終為2V不變，當用20Ω定值電阻做實驗時，滑動變阻器接入電路的阻值最大為10Ω時，此時滑動變阻器兩端的電壓最大，電源電壓即為最大值．
根據分壓原理有： ，
所以滑動變阻器的電壓：U滑= ×UR= ×2V=1V，
則電源電壓的最大值為：U總大=1V+2V=3V．
由上分析知，電源電壓的范圍是2V～3V之間．
所以答案是：（1）見上圖；（2）左；電阻R短路；（3）10；右；（4）A；（5）①S2； ；②S1；③U×（I﹣ ）；（6）3．